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JP4483466B2 - Foreign matter inspection device - Google Patents
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Description

本発明は半導体装置その他の電子部品の製造工程における露光処理に使用される露光用マスクの表面の異物の検査装置および方法に関り、特にステンシルマスクにおけるパターン形成後のマスク検査に好適な検査装置および検査方法に関するものである。   The present invention relates to an inspection apparatus and method for foreign matter on the surface of an exposure mask used in an exposure process in a manufacturing process of a semiconductor device or other electronic components, and particularly an inspection apparatus suitable for mask inspection after pattern formation in a stencil mask. And an inspection method.

超LSI等の半導体装置およびその他の電子部品の構成要素の大容量化、超微少化の進展に伴い、その加工精度はサブミクロンの時代に入った。このため、従来のフォトマスクを使用した加工精度では限界に達しつつあり、より微細化の可能な露光方法の実用化が急がれている。電子ビーム露光はこの問題を解決する有力な手段の1つであると考えられ開発が進められている。   As the capacity of semiconductor devices such as VLSI and other electronic components has increased and the microminiaturization has progressed, the processing accuracy has entered the submicron era. For this reason, the processing accuracy using a conventional photomask is reaching its limit, and the practical application of an exposure method capable of further miniaturization is urgently needed. Electron beam exposure is considered to be one of the effective means for solving this problem, and is being developed.

電子ビーム露光技術において解決すべき課題の一つとして、露光に使用するマスクの精度および品質が重要となる。電子ビーム露光用のマスクとしては、厚さが例えば0.5μm〜20μmの単結晶シリコン薄膜に露光パターンに対応した電子ビーム透過のための孔を明けたステンシルマスクが有効であると考えられている。現在かかるステンシルマスクの製造用の基板として、一般にSOI(Silicon On Insulator)ウエーハが使用されている。   As one of the problems to be solved in the electron beam exposure technique, the accuracy and quality of a mask used for exposure are important. As a mask for electron beam exposure, a stencil mask having a hole for electron beam transmission corresponding to an exposure pattern in a single crystal silicon thin film having a thickness of, for example, 0.5 μm to 20 μm is considered to be effective. . Currently, SOI (Silicon On Insulator) wafers are generally used as substrates for manufacturing such stencil masks.

ステンシルマスクの開発または工程管理のためには、パターニングの前後においてそれぞれウエーハ表面に付着する例えば塵埃やシリコン屑等の異物検査が必要となる。異物検査においては、ウエーハのどの位置にどのくらいの大きさの異物があるかを検出する必要がある。このためパターニング前においては、従来より、以下に説明する所謂ウエーハ表面検査装置が使用されている。また、パターニング後においては所謂パターン形成後のマスク検査装置が使用されている。   In order to develop or manage a stencil mask, it is necessary to inspect foreign matters such as dust and silicon debris that adhere to the wafer surface before and after patterning. In the foreign matter inspection, it is necessary to detect how much foreign matter is present at which position of the wafer. For this reason, a so-called wafer surface inspection apparatus described below has been conventionally used before patterning. Further, after patterning, a so-called pattern forming mask inspection apparatus is used.

パターニング前のウエーハ表面検査装置1の一事例を図1(a)に示す。この表面検査装置1においては、X−Yステージ2上に配置された検査すべきSOIウエーハ3の表面に、斜め上方向から例えばレーザ光源4により光ビーム5を照射し、照射部6の垂直上方に配置した受光素子7により照射部6からの散乱光を受光して異物を検出する。パターニング前のSOIウエーハのように表面が鏡面の場合には、入射角に等しい反射角で光が反射されるため、受光素子7には反射光は入射しない。しかし図1(b)に示すように、ウエーハ3上に異物8があると、入射光5は乱反射されるため、受光素子7は垂直方向の散乱光9を受光する。このため、受光素子7からの受光信号を受信する信号処理装置10により異物8の有無、その位置等を認識することができる。X−Yステージ2を用いてSOIウエーハ3を二次元移動させ、ウエーハ表面全体を光ビーム5により走査し異物検査をする。このため異物の二次元的な大きさも測定可能である。しかし、パターニング後はパターン(孔部分)のエッジ部分からの散乱光が存在するため、図1(a)の装置では異物検出はできない。   An example of the wafer surface inspection apparatus 1 before patterning is shown in FIG. In the surface inspection apparatus 1, the surface of the SOI wafer 3 to be inspected disposed on the XY stage 2 is irradiated with a light beam 5 from an obliquely upward direction, for example, by a laser light source 4, and vertically above the irradiation unit 6. The scattered light from the irradiation unit 6 is received by the light receiving element 7 disposed in the position, and foreign matter is detected. When the surface is a mirror surface like an SOI wafer before patterning, the light is reflected at a reflection angle equal to the incident angle, so that the reflected light does not enter the light receiving element 7. However, as shown in FIG. 1B, if there is a foreign substance 8 on the wafer 3, the incident light 5 is irregularly reflected, so that the light receiving element 7 receives the scattered light 9 in the vertical direction. For this reason, the signal processing device 10 that receives the light reception signal from the light receiving element 7 can recognize the presence / absence of the foreign substance 8, the position thereof, and the like. The SOI wafer 3 is moved two-dimensionally using the XY stage 2, and the entire surface of the wafer is scanned with the light beam 5 to inspect the foreign matter. For this reason, the two-dimensional size of the foreign matter can also be measured. However, since there is scattered light from the edge portion of the pattern (hole portion) after patterning, foreign matter cannot be detected with the apparatus of FIG.

ステンシルマスクに関する従来のパターン形成後のマスク検査装置に関する一事例についてその原理を図2により説明する。この事例において、検査装置20は図1(a)の表面検査装置と比較し、特に画像データ記録部16および画像データ比較手段14を有する信号処理部15を備える。   The principle of an example of a conventional mask inspection apparatus after pattern formation relating to a stencil mask will be described with reference to FIG. In this case, the inspection apparatus 20 is provided with a signal processing section 15 having an image data recording section 16 and an image data comparison means 14 in particular as compared with the surface inspection apparatus of FIG.

先ず表面に異物のないことが確認されたパターニング後のウエーハ(ステンシルマスク)11を準備する。そして、全検査範囲について、光ビーム5の照射によるパターンエッジ12からの散乱光13の特徴を、予め基準データ(または基準画像データ)として取得し、画像データ記録部16に記録しておく。   First, a patterned wafer (stencil mask) 11 that has been confirmed to have no foreign matter on its surface is prepared. Then, the characteristics of the scattered light 13 from the pattern edge 12 caused by the irradiation of the light beam 5 are acquired as reference data (or reference image data) in advance and recorded in the image data recording unit 16 for the entire inspection range.

そして、検査すべきパターン形成後のマスクについても同様に光ビームを照射して(図示せず)、散乱光による検査データ(または画像データ)を取得する。そして、予め取得された基準データと検査データとの対比から、パターンエッジ12からの散乱光の部分を除去する。このようにして、パターニング後のウエーハ上の異物からのランダムな散乱光に基くデータのみを分離することができ、異物の存在を認識することが可能となる。   The mask after pattern formation to be inspected is similarly irradiated with a light beam (not shown) to acquire inspection data (or image data) by scattered light. Then, the portion of the scattered light from the pattern edge 12 is removed from the comparison between the reference data acquired in advance and the inspection data. In this way, only data based on random scattered light from foreign matter on the patterned wafer can be separated, and the presence of foreign matter can be recognized.

また、他のパターン形成マスク検査装置の事例として、データ比較検査方式を採用する方法がある。この方法はステンシルマスクのパターンが一般に同一パターンの繰返し配列により形成される点に注目した検査方法である。この方法では、例えば隣り合う同一パターンについての画像データをそれぞれ取得して対応する各部分のデータを比較をする(差分を計算する)。そして両データに差異がある場合には少なくともいずれか一方に異常(異物等)があると認識する方法である。
特開平6−129991 特開平6−132370
Another example of the pattern forming mask inspection apparatus is a method that employs a data comparison inspection method. This method is an inspection method that pays attention to the fact that the pattern of the stencil mask is generally formed by the repeated arrangement of the same pattern. In this method, for example, image data of adjacent identical patterns is acquired and the corresponding data of each part is compared (difference is calculated). Then, when there is a difference between the two data, it is a method of recognizing that there is an abnormality (foreign matter etc.) in at least one of them.
JP-A-6-129991 JP-A-6-132370

しかし、露光用マスクのパターニング後の検査に関しては、上記従来の方法では十分でない。上記画像データ比較手段14を有する事例において、ステンシルマスクのパターンのエッジ部分12における散乱光13は、実際のサンプルにおいてはエッジ部分12の微細な形状の相異により様々に変化する。このためエッジ部分近傍の異物検出の際に誤検出をしてしまうという問題点が生じている。   However, the conventional method is not sufficient for inspection after patterning of the exposure mask. In the case where the image data comparing means 14 is provided, the scattered light 13 at the edge portion 12 of the stencil mask pattern varies variously depending on the difference in the fine shape of the edge portion 12 in an actual sample. For this reason, there is a problem that erroneous detection is performed when foreign matter is detected in the vicinity of the edge portion.

また上記データ比較検査方式による事例おいては、ステンシルマスクに形成されているパターン幅が例えば100nm以下となるような場合には、検査に使用する光ビームの解像度の限界以下となるため、検査が不可能となるという問題点がある。また相補パターンに分割したマスクを使用する場合などにおいて(例えば特開2003−59819参照)、隣接するマスク間の比較は行えないという場合が生ずる。   Further, in the case of the data comparison inspection method, when the pattern width formed on the stencil mask is, for example, 100 nm or less, it is less than the limit of the resolution of the light beam used for the inspection. There is a problem that it becomes impossible. Further, when using a mask divided into complementary patterns (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-59819), there are cases where comparison between adjacent masks cannot be performed.

本発明の実施の形態によれば、露光用マスクの表面に存在する異物を検査する装置であって、露光用マスクの表面の高さの変位を測定する手段と、高さの変位を所定のしきい値と比較する手段とを有し、高さの変位が所定のしきい値を超えた場合に異物が存在すると認識する異物検査装置が提供される。   According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for inspecting foreign matter existing on the surface of an exposure mask, the means for measuring the height displacement of the surface of the exposure mask, There is provided a foreign substance inspection apparatus having a means for comparing with a threshold value and recognizing that a foreign substance is present when a height displacement exceeds a predetermined threshold value.

また、露光用マスクの表面に存在する異物を検査する方法であって、露光用マスクの表面の高さの変位を測定し、高さの変位を所定のしきい値と比較し、高さの変位が所定のしきい値を超えた場合に露光用マスクの表面に異物が存在すると認識する異物検査方法が提供される。   Further, it is a method for inspecting the foreign matter present on the surface of the exposure mask, measuring the height displacement of the surface of the exposure mask, comparing the height displacement with a predetermined threshold value, A foreign matter inspection method for recognizing that foreign matter is present on the surface of the exposure mask when the displacement exceeds a predetermined threshold value is provided.

例えばステンシルマスクのように、マスクパターンが孔部によって形成されているような構造のマスクを検査する場合においても、孔部のエッジ部分の近傍において異物の誤検出をすることがない、検査精度の高い異物検査装置が形成できる。   For example, even when a mask having a structure in which a mask pattern is formed by a hole, such as a stencil mask, is inspected, foreign objects are not erroneously detected in the vicinity of the edge portion of the hole. A high foreign matter inspection apparatus can be formed.

図3に本発明によるマスク表面異物検査装置30の実施の形態の一例を示す。被検査マスク31はステージ部32に載置され固定される。ステージ部32には直角方向に移動可能な通常のX−Yステージを使用することができる。または、垂直軸の回りを水平に回転する円板状のステージを使用することもできる。ステージ部32の移動または回転はステージコントローラ34から出力される移動制御信号により制御される。   FIG. 3 shows an example of an embodiment of a mask surface foreign matter inspection apparatus 30 according to the present invention. The inspection mask 31 is placed and fixed on the stage portion 32. A normal XY stage movable in a right angle direction can be used for the stage portion 32. Alternatively, a disk-shaped stage that rotates horizontally around the vertical axis can be used. The movement or rotation of the stage unit 32 is controlled by a movement control signal output from the stage controller 34.

他方以下に述べるレーザ変位計および顕微鏡から成る光学系33が他のX−Yステージに配置され、移動および所定の走査が可能な場合には、ステージ部32の方は固定された構造とすることもできる。この場合光学系33の移動の制御は変位計制御部35に設けられた変位計移動制御部37からの制御信号より行われる。なお本発明の実施に使用可能な変位計は以下説明するレーザ変位計に限定されるものではなく、レーザ変位計以外の変位計を使用することも可能である。   On the other hand, when the optical system 33 composed of a laser displacement meter and a microscope, which will be described below, is arranged on another XY stage and can be moved and scanned in a predetermined manner, the stage unit 32 has a fixed structure. You can also. In this case, the movement of the optical system 33 is controlled by a control signal from a displacement meter movement control unit 37 provided in the displacement meter control unit 35. The displacement meter that can be used to implement the present invention is not limited to the laser displacement meter described below, and a displacement meter other than the laser displacement meter can be used.

被検査マスクが電子ビーム露光に使用されるステンシルマスクの場合、マスク表面に付着する検査対象異物の大きさは、通常サブミクロンオーダである。この場合の異物は主にマスク製造工程における作業環境からの塵埃、またはマスク形成に使用されるSOIウエーハから生じるシリコン屑等である。なお、本発明は従来のフォトマスクにおける異物検査にも使用可能であり、フォトマスクの場合にはマスク製造工程における作業環境からの塵埃が主である。   In the case where the mask to be inspected is a stencil mask used for electron beam exposure, the size of foreign matter to be inspected that adheres to the mask surface is usually on the order of submicrons. The foreign matter in this case is mainly dust from the working environment in the mask manufacturing process, or silicon scrap generated from an SOI wafer used for mask formation. The present invention can also be used for foreign matter inspection in a conventional photomask. In the case of a photomask, dust from the work environment in the mask manufacturing process is mainly used.

被検査マスク31の表面上方には異物検出のための光学系33が設置される。この光学系33としては異物を含むマスクの表面の高さの変位を検出可能な例えば図4に示すような所謂レーザ変位計を使用する。なお、原理的には上記レーザ変位計に替えて異物表面の高さを検出可能な任意の手段、または例えば所定の基準位置と異物表面との間の距離の測定が可能な測距手段を使用して被検査マスク31の表面の変位の検出をすることも可能である。但し変位計特にレーザ変位計の使用はより簡単な構成により異物の検出を可能とするので好適である。   An optical system 33 for detecting foreign matter is installed above the surface of the inspection mask 31. As the optical system 33, for example, a so-called laser displacement meter as shown in FIG. 4 is used which can detect the displacement of the height of the mask surface including foreign matter. Note that in principle, any means capable of detecting the height of the foreign object surface in place of the laser displacement meter, or a distance measuring means capable of measuring the distance between a predetermined reference position and the foreign object surface, for example, is used. It is also possible to detect the displacement of the surface of the mask 31 to be inspected. However, the use of a displacement meter, in particular a laser displacement meter, is preferable because it allows detection of foreign matter with a simpler configuration.

光学系33は、検出された異物の外観や色調を観察可能にするため、または被検査マスク31の表面に形成された任意の位置合わせマーク等を認識して光学系33との相対位置の確認を可能とするための顕微鏡またはCCD(Charge Coupled Device)等の撮像装置(図示せず)と組合わせた構造とすることができる。レーザ変位計と顕微鏡等とは光学的に同軸の系として形成することができる。または互いに分離された位置にほぼ並行して配置することも可能である。CCD等は例えば異物検出をトリガとしてマスク表面および異物の撮像を行い、撮像された画像は異物の分析に使用することができ、または例えば二次元画像として図3の表示部38に表示することも可能である。   The optical system 33 confirms the relative position with respect to the optical system 33 by making it possible to observe the appearance and color tone of the detected foreign matter, or by recognizing an arbitrary alignment mark formed on the surface of the mask 31 to be inspected. It can be set as the structure combined with imaging devices (not shown), such as a microscope or CCD (Charge Coupled Device). The laser displacement meter and the microscope can be formed as an optically coaxial system. Alternatively, they can be arranged almost in parallel at positions separated from each other. The CCD or the like, for example, takes an image of the mask surface and the foreign matter by using foreign matter detection as a trigger, and the captured image can be used for the analysis of the foreign matter, or can be displayed on the display unit 38 in FIG. 3 as a two-dimensional image, for example. Is possible.

変位計としては種々の構造のものが使用可能であるが、以下本発明の実施に使用したレーザ変位計40の測定原理を図4により説明する。図4(a)に示すようにレーザ41から照射されたレーザ光はコリメートレンズ42および対物レンズ43を通って被検査マスク31に照射される。そして被検査マスク31により反射された反射光45は対物レンズ43、コリメートレンズ42、および反射鏡46を通って光検出器47により受光される。光検出器47は上下2つの光検出部48および49から成り、被検査マスク31が光学系の焦点の位置にある場合には各光検出部48および49のそれぞれの受光量が等しくなるように調整されている。   Although various types of displacement gauges can be used, the measurement principle of the laser displacement gauge 40 used for carrying out the present invention will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, the laser light emitted from the laser 41 passes through the collimating lens 42 and the objective lens 43 and is applied to the inspection mask 31. The reflected light 45 reflected by the inspection mask 31 is received by the photodetector 47 through the objective lens 43, the collimating lens 42, and the reflecting mirror 46. The photodetector 47 includes upper and lower light detectors 48 and 49. When the inspection mask 31 is at the focal point of the optical system, the received light amounts of the light detectors 48 and 49 are equal. It has been adjusted.

図4(b)に示すように被検査マスク31の表面位置が焦点の位置より上方に移動した場合には反射位置50’および反射光45’の光路は移動し、光検出部48の受光量が光検出部49の受光量よりも大きくなる。逆に、図4(c)に示すように被検査マスク31の表面位置が焦点の位置より下方に移動した場合には反射位置50”および反射光45”の光路の移動により、光検出部48の受光量が光検出部49の受光量よりも小さくなる。   As shown in FIG. 4B, when the surface position of the mask 31 to be inspected moves above the focal position, the optical paths of the reflection position 50 ′ and the reflected light 45 ′ move, and the amount of light received by the light detection unit 48 Becomes larger than the amount of light received by the light detection unit 49. On the contrary, as shown in FIG. 4C, when the surface position of the mask 31 to be inspected moves below the focus position, the light detector 48 is moved by the movement of the optical path of the reflection position 50 ″ and the reflection light 45 ″. Is smaller than the amount of light received by the light detection unit 49.

従って、常に上下の光検出部48および49のそれぞれの受光量が等しくなるようにレーザ41または被検査マスク31を上下方向に移動させ、その移動距離を例えば移動距離に比例する電圧値として検出することにより被検査マスク31の表面位置の高さの変位を検出することができる。   Therefore, the laser 41 or the inspection mask 31 is moved in the vertical direction so that the received light amounts of the upper and lower light detection units 48 and 49 are always equal, and the movement distance is detected as a voltage value proportional to the movement distance, for example. Accordingly, the height displacement of the surface position of the mask 31 to be inspected can be detected.

被検査マスク31の表面に異物が付着している場合には、異物の表面からレーザ光が反射するので、異物の表面の位置が高さの変位として検出できる。かかる移動の制御は例えば図3の変位計制御部35によって行われる。そして変位計制御部35は変位に対応する電圧を変位計出力としてシステム制御部36に出力する。   When foreign matter is adhered to the surface of the mask 31 to be inspected, the laser beam is reflected from the surface of the foreign matter, so that the position of the surface of the foreign matter can be detected as a height displacement. Such movement control is performed by, for example, the displacement meter controller 35 shown in FIG. Then, the displacement meter control unit 35 outputs a voltage corresponding to the displacement to the system control unit 36 as a displacement meter output.

システム制御部36は、ステージコントローラ34、変位計制御部35等を含めた、例えば通常ワンチップマイコンとして使用されている所謂CPU(Central Processing Unit)を用いて形成することができる。システム制御部36は、受信した変位計出力についてデータ処理を行う手段を有し、被検査マスク31の各位置に対応する高さの変位(または電圧の変化)を出力する手段を有する。表示部38は測定位置に対するかかる高さの変化を表示することができる。さらにシステム制御部36は、予め設定した異物検出レベルをしきい値として設定し、検出された高さの変位をこのしきい値と比較する手段を有し、しきい値以上の変位が生じている部分を異物として認識し出力する手段を有する(図示せず)。上記検出レベルは少なくとも本来は平坦であるべき被検査マスクの表部分に製造上不可避的に生ずる高さの相異を異物と誤認識しないようなレベルに設定すべきである。   The system control unit 36 can be formed using a so-called CPU (Central Processing Unit) including a stage controller 34, a displacement meter control unit 35, and the like, which is usually used as a one-chip microcomputer. The system control unit 36 has means for performing data processing on the received displacement meter output, and has means for outputting a height displacement (or voltage change) corresponding to each position of the mask 31 to be inspected. The display unit 38 can display such a change in height with respect to the measurement position. Further, the system control unit 36 has means for setting a preset foreign object detection level as a threshold value and comparing the detected displacement of the height with this threshold value. A means for recognizing and outputting the existing part as a foreign object (not shown). The detection level should be set so that at least the height difference inevitably generated in the surface portion of the mask to be inspected which should be essentially flat is not erroneously recognized as foreign matter.

他の実施の形態として使用可能な変位計の事例としては、例えばレーザ変位計内に内装されている半導体レーザ等の光学ユニットが共振器等によって一定の振幅で振動している構造を有する。被測定対象であるマスク表面にかかるレーザ光を所定の光学系を介して照射した場合、その反射強度は光学ユニットとマスク表面間の距離に応じて変化する。例えば検査対象物が光学系の焦点位置にある場合に反射強度が最大となるようにすることができる。反射強度が最大となる振幅位置を検出してその変位を測定することにより、マスク表面の変位の検出が可能となる。この実施の形態の場合、光学ユニットから射出されるレーザスポットはほぼ1μmに集光される。その他市販されているサークルトライアングル方式PSD(Position Sensitive Device)変位計や合焦点検出式変位計等を使用することもできる。   An example of a displacement meter that can be used as another embodiment has a structure in which an optical unit such as a semiconductor laser incorporated in a laser displacement meter is vibrated with a constant amplitude by a resonator or the like. When the laser beam applied to the mask surface to be measured is irradiated through a predetermined optical system, the reflection intensity changes according to the distance between the optical unit and the mask surface. For example, the reflection intensity can be maximized when the inspection object is at the focal position of the optical system. By detecting the amplitude position where the reflection intensity is maximized and measuring the displacement, the displacement of the mask surface can be detected. In the case of this embodiment, the laser spot emitted from the optical unit is condensed to approximately 1 μm. In addition, a commercially available circle triangle type PSD (Position Sensitive Device) displacement meter, in-focus detection type displacement meter, or the like can also be used.

このような変位計を用いて、被検査マスク31の表面全域を走査する。走査の方法としては、被検査マスク31をステージ部32に搭載して移動しても良い。または、被検査マスクは31は固定し、その上方の光学系33を移動させても良い。   The entire surface of the inspection mask 31 is scanned using such a displacement meter. As a scanning method, the inspection mask 31 may be mounted on the stage unit 32 and moved. Alternatively, the mask 31 to be inspected may be fixed and the optical system 33 above it may be moved.

また被検査マスクと光学系の相対的な移動(走査)は、例えば図5(a)に示すように走査方向を順次平行に移動して、検査対象部52の全範囲を走査するように移動させることができる。または、図5(b)に示すように、光学系を半径方向に順次移動させ、各移動位置毎に被検査マスク31を360°回転して全検査領域53を含む円形領域54を走査するようにしても良い。なお、マスクの全面を走査する必要があるため、走査間隔はレーザスポット径より小さくする必要がある。   The relative movement (scanning) of the mask to be inspected and the optical system moves so as to scan the entire range of the inspection target portion 52 by sequentially moving the scanning direction in parallel as shown in FIG. 5A, for example. Can be made. Alternatively, as shown in FIG. 5B, the optical system is sequentially moved in the radial direction, and the inspection target mask 31 is rotated 360 ° for each movement position to scan the circular region 54 including the entire inspection region 53. Anyway. Since it is necessary to scan the entire surface of the mask, the scanning interval needs to be smaller than the laser spot diameter.

図6および図7に、複数の矩形のパターン部60を有するステンシルマスク61の表面各(a)に対して、異物検査のためにレーザ変位計を走査した場合のレーザ変位計の出力波形各(b)を示す。異物検査中においては、レーザ変位計のレーザスポット63がマスク表面に照射され、以下のいずれかの事象が生ずる。   6 and FIG. 7, output waveforms of the laser displacement meter when the surface (a) of the stencil mask 61 having a plurality of rectangular pattern portions 60 is scanned with a laser displacement meter for foreign matter inspection ( b). During the foreign substance inspection, the laser spot 63 of the laser displacement meter is irradiated on the mask surface, and one of the following events occurs.

(i) 図6のように異物が無い部分では変位計とマスク表面との間隔が変わらず、変位計出力は一定の値(例えば0V)を示したままである。   (i) As shown in FIG. 6, the distance between the displacement meter and the mask surface does not change in the portion where there is no foreign matter, and the displacement meter output remains at a constant value (for example, 0 V).

パターン部60には貫通孔が形成されているため、パターン内部では反射するレーザ光がなく、変位が無限大の出力もしくはエラー出力となる。実際には、例えば図6(b)に示すように最下限の電圧値64として出力するように設定することができる。   Since a through hole is formed in the pattern portion 60, there is no laser beam to be reflected inside the pattern, and the output is an infinite displacement or error output. Actually, for example, as shown in FIG. 6B, it can be set to output as a voltage value 64 at the lowest limit.

(ii) 図7にマスク表面に異物65がある場合の検出結果を示す。図7のレーザスキャン(4)の出力波形に示すように、レーザ変位計の出力が異物65の部分において変化する。例えば垂直方向10μmの変位に対しレーザ変位計の出力電圧変化を10Vと設定した場合、異物の実際の高さが5μmの場合は5Vを検出して出力される(図7(b)参照)。   (ii) FIG. 7 shows the detection result when the foreign matter 65 is present on the mask surface. As shown by the output waveform of the laser scan (4) in FIG. For example, when the change in the output voltage of the laser displacement meter is set to 10 V with respect to a displacement of 10 μm in the vertical direction, 5 V is detected and output when the actual height of the foreign matter is 5 μm (see FIG. 7B).

従って、図8に示すようにマスク表面の異物検査を行うため、レーザ変位計の出力に異物検出レベル67(例えば図7(b)においては1V)を設定し、その値を超えた場合に異物であると判断すれば良い。検出レベル67の適切な設定によって異物として認識する大きさ(この場合は高さ)を制御することができる。また、検出レベル67をマスク表面より高い位置に設定することにより、マスク表面に生じた傷(凹部)等と区別することができる。   Therefore, in order to perform foreign matter inspection on the mask surface as shown in FIG. 8, a foreign matter detection level 67 (for example, 1V in FIG. 7B) is set in the output of the laser displacement meter, and if that value is exceeded, foreign matter is detected. What is necessary is just to judge that. By appropriately setting the detection level 67, the size (in this case, height) recognized as a foreign object can be controlled. Further, by setting the detection level 67 at a position higher than the mask surface, it can be distinguished from scratches (concave portions) or the like generated on the mask surface.

本発明によれば、図8に示すように、異物検査によって得られる情報として、マスク表面で検出された異物の座標、異物の各部分の高さ、2次元的な大きさが取得される。さらにこれらの情報から異物の3次元的情報も得られる。上記の出力情報は、異物そのものの検出と共に、異物検査後に行われる顕微鏡や撮像装置を用いた、異物からの反射光の強度や色調の測定による異物の分析や分類に使用可能である。   According to the present invention, as shown in FIG. 8, as information obtained by the foreign substance inspection, the coordinates of the foreign substance detected on the mask surface, the height of each part of the foreign substance, and the two-dimensional size are acquired. Furthermore, the three-dimensional information of the foreign matter can be obtained from these pieces of information. The above output information can be used for detection and detection of foreign matter, and for analysis and classification of foreign matter by measuring the intensity and color tone of reflected light from the foreign matter using a microscope and an imaging device performed after the foreign matter inspection.

上記実施の形態においてはステンシルマスクにおける異物検査について説明したが、例えば石英基板表面に厚さが数100nmのクロム薄膜によるパターンが形成されているようなハードマスクやエマルジョン使用のソフトマスク上に付着した異物の検査にも使用可能である。   In the above embodiment, the foreign matter inspection in the stencil mask has been described. For example, the stencil mask adhered to a hard mask or a soft mask using an emulsion in which a pattern of a chromium thin film with a thickness of several hundreds of nanometers is formed on the quartz substrate surface. It can also be used for inspection of foreign materials.

ここに記載された本発明の実施の形態は単なる一例であり、上記異物検査装置は本発明の要旨を変更しない範囲で多様に変形することができる。   The embodiment of the present invention described here is merely an example, and the foreign matter inspection apparatus can be variously modified without changing the gist of the present invention.

従来のウエーハ表面検査装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional wafer surface inspection apparatus. 従来のパターン形成マスク検査装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the conventional pattern formation mask inspection apparatus. 本発明による異物検査装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the foreign material inspection apparatus by this invention. 本発明による異物検査装置を構成する変位計の原理を説明するための、光学系について示す図である。It is a figure shown about the optical system for demonstrating the principle of the displacement meter which comprises the foreign material inspection apparatus by this invention. 被検査マスクと光学系の相対的な移動を示す図である。It is a figure which shows the relative movement of a to-be-inspected mask and an optical system. 異物検査のためにレーザ変位計を走査した場合のレーザ変位計の出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of a laser displacement meter at the time of scanning a laser displacement meter for a foreign material inspection. 図6において、異物がある場合のレーザ変位計の出力波形を示す図である。In FIG. 6, it is a figure which shows the output waveform of a laser displacement meter when there exists a foreign material. 本発明による異物検査によって得られる異物の情報について示す図である。It is a figure shown about the information of the foreign material obtained by the foreign material inspection by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ウエーハ表面検査装置、 2…ステージ、 3…SOIウエーハ、 4…レーザ光源、 5…光ビーム、 6…照射部、 7…受光素子、 8…異物、 9…散乱光、 10…信号処理装置、 11…ウエーハ、 12…パターンエッジ、 13…散乱光、 14…画像データ比較手段、 15…信号処理部、16…画像データ記録部、 20…検査装置、 30…マスク表面異物検査装置、 31…被検査マスク、 32…ステージ部、 33…光学系、 34…ステージコントローラ、 35…変位計制御部、 36…システム制御部、 37…変位計移動制御部、 38…表示部、 41…レーザ、 42…コリメートレンズ、 43…対物レンズ、 45…反射光、 46…反射鏡、 47…光検出器、 48…光検出部、 49…光検出部、 50…反射位置、 52…検査対象部、 53…全検査領域、 54…円形領域、 60…パターン部、 61…マスク、 63…レーザスポット、 64…電圧値、 65…異物、 67…異物検出レベル、   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer surface inspection apparatus, 2 ... Stage, 3 ... SOI wafer, 4 ... Laser light source, 5 ... Light beam, 6 ... Irradiation part, 7 ... Light receiving element, 8 ... Foreign material, 9 ... Scattered light, 10 ... Signal processing apparatus DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Wafer 12 ... Pattern edge 13 ... Scattered light 14 ... Image data comparison means 15 ... Signal processing part 16 ... Image data recording part 20 ... Inspection apparatus 30 ... Mask surface foreign material inspection apparatus 31 ... Mask to be inspected 32... Stage unit 33. Optical system 34. Stage controller 35. Displacement meter control unit 36. System control unit 37 37 Displacement meter movement control unit 38. Display unit 41. DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Collimating lens 43 ... Objective lens 45 ... Reflected light 46 ... Reflecting mirror 47 ... Photodetector 48 ... Photodetection part 49 ... Photodetection part 50 ... Morphism position, 52 ... inspection target portion, 53 ... total inspection area, 54 ... circular area, 60 ... pattern portion, 61 ... mask, 63 ... laser spot, 64 ... voltage value, 65 ... foreign body, 67 ... foreign material detection level,

Claims (2)

複数の矩形状の開口部を有し、該矩形状の一辺が平行に並ぶように一定の間隔で該開口部が配列された開口パターンを備えたステンシルマスクの表面に存在する異物を検査する異物検査装置であって、
前記ステンシルマスクが載置されるステージ部と
前記ステンシルマスク表面にレーザスポットを走査し、前記ステンシルマスクの高さの変位を測定するレーザ変位計と
前記高さの変位が所定のしきい値を超えた揚合に前記ステンシルマスクの表面に異物が存在すると認識する手段と、を備え、
前記ステンシルマスク表面にレーザスポットを走査するにあたり、レーザスポットの進行方向が矩形状の開口部の一辺に対し垂直に入射するように、前記レーザスポットと前記ステージ部との相対位置を制御すること
を特徴とする異物検査装置。
Foreign matter for inspecting foreign matter present on the surface of a stencil mask having a plurality of rectangular openings and having an opening pattern in which the openings are arranged at regular intervals so that one side of the rectangle is arranged in parallel An inspection device,
A stage portion on which the stencil mask is placed ;
A laser displacement meter that scans a laser spot on the surface of the stencil mask and measures the displacement of the height of the stencil mask;
Means for recognizing that foreign matter is present on the surface of the stencil mask when the height displacement exceeds a predetermined threshold value ,
When scanning the laser spot on the surface of the stencil mask, the relative position between the laser spot and the stage unit is controlled so that the traveling direction of the laser spot is perpendicular to one side of the rectangular opening.
Foreign matter inspection device characterized by
記高さの変位は、変位に対応する電庄として出力すること
を特徴とする請求項1に記載の異物検査装置。
Displacement before Kidaka is, it outputs a Densho corresponding to the displacement
The foreign matter inspection apparatus according to claim 1, wherein:
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